JP2007120345A - バルブ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブシートとバルブフェースとを擦り合わせできるバルブ構造を提供する。
【解決手段】動弁機構によってバルブ１閉止側へ付勢されるステムエンド２に被さり且つ動弁機構によってバルブ１開放側へ押圧されるキャップ３と、キャップ３のステム周方向への変位を拘束する回動抑止手段と、ステムエンド２端面とキャップ３内底面の間に介在するスプリング４とを備え、キャップ３内周面に、ステム軸線方向に規則的に屈折し且つステム周方向へと延びる無端波状の溝７を形成し、この溝７に摺動可能に嵌まる凸部８をステムエンド２に設けた構成を採り、バルブ１が開き始める前やバルブ１が閉じ終わったときに、ステムエンド２に対するキャップ３の近接離反に応じてバルブ１がステム周方向へ回る。
【選択図】図１

Description

本発明はマルチバルブエンジンに適したバルブ構造に関するものである。

レシプロエンジンでは、シリンダヘッドに形作ってある給排気ポートのバルブシートと給排気バルブのバルブフェースとの間に異物が挟まると該当個所に打痕が発生し、ポートの密閉性が低下する。

特に、エンジン排気経路から分流した排気を水冷式の管形熱交換器であるＥＧＲクーラ（ＥＧＲ:Exhaust Gas Recirculation）により冷却したうえエンジン吸気経路へ戻し、燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減させる排気再循環を適用した場合、煤の堆積物が打痕の発生原因の異物になることがある。

そこで、エンジンが運転されている際にバルブをステム周方向に回して、バルブシートに対するバルブフェースの接触位置を変えるようにした、エンジンバルブ用ローテータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のものは、バルブのステムエンドに係止され且つシリンダヘッド側へ延びる円筒状の垂下部材と、シリンダヘッドからステムエンド側へと延び且つ垂下部材を同心に取り囲む円筒状の起立部材と、前記垂下部材の外周面に設けたピン状の突部と、前記起立部材の内周面に設けられ且つ起立部材の上下動により突部と摺接して垂下部材と起立部材の間に相対的な回転力を発生させる傾斜案内面を有する案内手段とを備えている。

このうちの傾斜案内面は、動弁機構によってステムエンドがバルブ開放側へと移動する途中でバルブをステム周方向に回すためのものと、動弁機構によってステムエンドがバルブ閉止側へと移動する途中でバルブをステム周方向に回すためのものとに分けられている。
特開平８−６８３０４号公報

特許文献１のローテータでは、バルブが閉止側から開放側へ移動する途中、及びバルブが開放側から閉止側へ移動する途中でバルブを回すので、バルブシートとバルブフェースとを相互に擦り合わせることができない。

本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、バルブシートとバルブフェースとを相互に擦り合わせできるバルブ構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、動弁機構によってバルブ閉止側へ付勢されるステムエンドに被さり且つ前記動弁機構によってバルブ開放側へ押圧されるキャップと、該キャップのステム周方向への変位を拘束する回動抑止手段と、前記ステムエンド端面とキャップ内底面の間に介在するスプリングとを備え、ステム軸線方向に規則的に屈折し且つステム周方向へと延びる無端波状の溝をキャップ内周面に形成し、前記溝に摺動可能に嵌まる凸部をステムエンドに設けている。

これに加えて、キャップをステム周方向に回動し得ないようロッカアームに嵌合させて回動抑止手段を構成し、また、キャップをロッカアームに揺動可能に組み付ける。

すなわち、動弁機構によってキャップをバルブ開放側へ押圧すると、キャップとステムエンドの間にあるスプリングが縮小し始め、ステムエンドに設けた凸部がキャップ内周面の溝に沿って移動し、バルブが閉じた状態でステム周方向へ回る。

更に、前記スプリングが完全に縮小すると、キャップの移動がステムエンドに伝わり、バルブが開き始める。

この後、キャップの押圧を解除すると、キャップとステムエンドの間にあるスプリングが縮小したままで、動弁機構によりステムエンドがバルブ閉止側へ引き戻され、バルブが閉じる。

次いで、キャップとステムエンドの間にあるスプリングが拡大し始め、ステムエンドに設けた凸部がキャップ内周面の溝に沿って移動し、バルブが閉じた状態でステム周方向へ回る。

本発明のバルブ構造によれば、バルブが開き始める前、及びバルブが閉じ終わったときに、ステムエンドに対するキャップの近接離反に応じてステム周方向にバルブが回るので、バルブシートとバルブフェースとを相互に擦り合わせでき、よって、ポートの密閉性を保てるという、優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明のバルブ構造の一例であり、バルブ１のステムエンド２に被さるキャップ３と、前記ステムエンド２端面とキャップ３内底面の間に介在するスプリング４とを備えている。

ステムエンド２は、動弁機構のバルブ閉止手段であるスプリング（図示せず）により、シリンダから離隔する方向、具体的には、バルブ１がポートを閉ざす方向（各図の上側）へと付勢されている。

キャップ３は、動弁機構のバルブ開放手段であるロッカアーム５によりステムエンド２軸線に沿ってシリンダ側（各図の下側）へ押圧される。

このキャップ３は平面形状が矩形で、ロッカアーム５の端部下縁に形作った切り欠き６に嵌まり且つロッカアーム５に対して揺動可能に組み付けてあり、キャップ３がステム周方向へ回らないようにする回動抑止手段を構成している。

ステムエンド２、キャップ３、及びスプリング４の関係は、動弁機構によってバルブ１がポートを閉ざして且つロッカアーム５がシリンダから最も離隔している場合において、スプリング４が拡張した状態となるように設定してある。

キャップ３内周面には、ステム軸線方向に規則的に屈折し且つステム周方向へと延びる無端波状の溝７が形成してある。

ステムエンド２には、前記溝７に摺動可能に嵌まり込む半球状の凸部８が設けてある。

溝７の傾斜角度は、キャップ３内底面とステムエンド２端面の間隔が狭まる際、及びキャップ３内底面とステムエンド２端面の間隔が拡がる際に、ステムエンド２の凸部８がキャップ３の溝７に対して一定方向に所定分だけ進むように設定してある。

このバルブ構造では、ロッカアーム５がシリンダから最も離隔していると、バルブ閉止手段のスプリングによりステムエンド２がシリンダから離隔する方向へ付勢されバルブ１がポートを閉ざし、キャップ３とステムエンド２の間にあるスプリング４が拡張した状態となるため、ステムエンド２の凸部８がキャップ３内周面の溝７のシリンダ寄りの屈折点に位置する（閉止状態）。

ロッカアーム５がキャップ３をシリンダ側へ押圧すると、スプリング４が縮小し始め、凸部８が溝７に沿ってそのロッカアーム５側の屈折点へ移動し、バルブ１が閉じた状態でステム周方向へ回る（開放前回動状態）。

スプリング４が完全に縮小するとステム周方向へのバルブ１の回動が止まり、キャップ３の移動がスプリング４を介してステムエンド２に伝わり、バルブ１が開き始める（開放状態）。

この後、ロッカアーム５がシリンダから離隔し始めると、キャップ３とステムエンド２の間にあるスプリング４が縮小したままで、動弁機構によりステムエンド２が引き戻され、バルブ１がポートを閉ざす。

次いで、スプリング４が拡大し始め、ステムエンド２の凸部８がキャップ３内周面の溝７に沿ってそのシリンダ寄りの屈折点へ移動し、バルブ１が閉じた状態でステム周方向へ回る（閉止後回動状態）、更に、スプリング４が拡張し終わるとステム周方向へのバルブ１の回動が止まる。

このように図１に示すバルブ構造では、バルブ１が開き始める前、及びバルブ１が閉じ終わったときに、ステムエンド２に対するキャップ３の近接離反に応じてステム周方向にバルブ１が回るので、バルブシートとバルブフェースとを相互に擦り合わせでき、よって、ポートの密閉性を保てる。

なお、本発明のバルブ構造は、上述した実施の形態のみに特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明のバルブ構造は、様々なレシプロエンジンに適用できる。

本発明のバルブ構造の一例の作動を示す概念図である。

符号の説明

１ バルブ
２ ステムエンド
３ キャップ
４ スプリング
５ ロッカアーム（動弁機構）
６ 切り欠き（回動抑止手段）
７ 溝
８ 凸部

Claims (3)

1. 動弁機構によってバルブ閉止側へ付勢されるステムエンドに被さり且つ前記動弁機構によってバルブ開放側へ押圧されるキャップと、該キャップのステム周方向への変位を拘束する回動抑止手段と、前記ステムエンド端面とキャップ内底面の間に介在するスプリングとを備え、ステム軸線方向に規則的に屈折し且つステム周方向へと延びる無端波状の溝をキャップ内周面に形成し、前記溝に摺動可能に嵌まる凸部をステムエンドに設けたことを特徴とするバルブ構造。
2. キャップをステム周方向に回動し得ないようにロッカアームに嵌合させて回動抑止手段を構成した請求項１に記載のバルブ構造。
3. キャップをロッカアームに揺動可能に組み付けた請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のバルブ構造。

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